像差是指在光学系统中,由于光线的折射、反射和散射等原因导致成像的不完美现象。在理论成像情况下,光线会汇聚到一点形成清晰的像,但实际中由于各种原因,光线并不会完美地汇聚,而会出现像的模糊、变形等现象。这种现象就是像差。像差是指真实物体的成像与它的理想成像之间的差距,这种差距通常是由于透镜的形状和光的散射引起的。光学仪器的光学设计是为了尽量减小像差,以获取更清晰和更准确的成像结果。
像差主要分为以下几类:
球差:
由于透镜的球面形状导致从无穷远处来的平行光线不能汇聚在焦点上。
彗差:
由非近轴光线追迹所得的结果与近轴光线追迹所得的结果不一致,表现为像的局部变形。
场曲:
实际成像平面与理想成像平面之间的弯曲。
像散:
光线经过透镜后发散,导致像的清晰度降低。
畸变:
影响物像相似度,表现为像的几何形状失真。
色差:
由于透镜折射率是波长的函数,导致不同波长的光在成像时产生不同的位置偏差。
波像差:
由光波的波动性质引起的像差。
为了获取更清晰和更准确的成像结果,光学系统的设计需要综合考虑并尽量减小这些像差。